EP3192165A1 - Übertragung von ansteuersignalen und datensignalen - Google Patents

Übertragung von ansteuersignalen und datensignalen

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EP3192165A1
EP3192165A1 EP15800753.4A EP15800753A EP3192165A1 EP 3192165 A1 EP3192165 A1 EP 3192165A1 EP 15800753 A EP15800753 A EP 15800753A EP 3192165 A1 EP3192165 A1 EP 3192165A1
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EP
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signal
data signal
data
drive
transmission
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Rüdiger Kleffel
Frank Kleindienst
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Siemens AG
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Publication date
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    • H04Q2209/845—Measuring functions where the measuring is synchronized between sensing devices

Definitions

  • the invention relates to a method for transmitting a drive signal and a first data signal between a control device and a drive device for a power semiconductor device. Furthermore, the invention relates to an arrangement for carrying out such a method.
  • the invention further relates to a system for digital transmission of at least one Anêtsignais and at least one first data signal between a control device and a drive device and the digital transmission of at least one feedback signal together with at least ei ⁇ nem second data signal in the opposite direction with at least one such arrangement.
  • the hybrid cable has power lines and low-voltage lines, with at least two signal lines and two supply lines being used as low-current lines. Via the signal lines, the values detected by the sensors and, in particular offset in time, the control data intended for the actuator can be transmitted.
  • the drive signal and the ers ⁇ th data signal are approximately rectangular.
  • the on ⁇ control signal and the first data signal preferably have two different signal levels, which correspond for example to a "low” and a "high” level or an "on / off” - level or a logical “0" and a logic "1" This is particularly advantageous because a combination of, for example, the drive signal with the first Data signal is simple, power-efficient and cost-effective to implement.
  • the transmission period consists of at least two interval lengths.
  • the transmitter has a
  • FIG. 6 shows a timing diagram for the coding of an uncoded drive signal or feedback signal, each with a data signal by means of pulse width coding.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system 1 for driving a power semiconductor device 13, which a control device 9, a drive device 12, a Power semiconductor device 13 and two arrangements 2 for encoding a drive signal 3 or a feedback ⁇ signal 6, each having a data signal 4, 5 has.
  • Each Anord ⁇ tion consists of a transmitter 10 and a receiver 11.
  • the drive signal 3 and the first data signal 4 are generated by the control device 9 and combined by the transmitter 10 to a first coded signal 7. From this signal, the drive signal 7 3 and reconstructs the first Since ⁇ tensignal 4 is from the recipient. 11 With the aid of the drive device 12, the power semiconductor device 13 is supplied with the drive signal 14.
  • the transmission period 26 consists of at least two interval lengths 25.
  • the reconstruction of the drive signal 3 and of the first data signal 4 from the first coded signal 7 is shown.
  • the first coded signal 7 is simultaneously supplied to the apparatus for detecting the synchronization time point 17, the An confuseerkennungsaku 18 and the Biterkennungs ⁇ unit 19th From the device for detecting the synchronization time 17, a suitable synchronization ⁇ sationszeittician 30 is detected, which feeds a phase locked loop 20.
  • the output signal of the phase locked loop 20 lie ⁇ fert for An confuseerkennungsaku 18 and the Biterken ⁇ -drying unit 19 advertising a reference time point 29.
  • the control signal 3 and from the Biterken ⁇ -drying unit 19 the first through the An confuseerkennungshave 18 from the first co ⁇ -founded signal 7 Data signal 4 recovered.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Ansteuersignals (3) und eines ersten Datensignals (4) zwischen einer Steuervorrichtung (9) und einer Ansteuervorrichtung (12) einer Leistungshalbleitervorrichtung (13). Um den Aufwand zum Betrieb der physikalischen Übertragungskanäle und die Kosten für die Verlegung der physikalischen Verbindung zwischen Steuervorrichtung (9) und Ansteuervorrichtung (12) zu minimieren, wird vorgeschlagen, dass die Übertragung des Ansteuersignals (3) und des ersten Datensignals (4) zwischen der Steuervorrichtung (9) und der Ansteuervorrichtung (12) gleichzeitig und über einen gemeinsamen Übertragungskanal stattfindet, wobei das erste Datensignal (4) mit dem Ansteuersignal (3) über ein digitales Modulationsverfahren oder Codierungsverfahren kombiniert wird.

Description

Beschreibung
Übertragung von Ansteuersignalen und Datensignalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Ansteuersignais und eines ersten Datensignals zwischen einer Steuervorrichtung und einer Ansteuervorrichtung für eine Leistungshalbleitervorrichtung . Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur digitalen Übertragung mindestens eines Ansteuersignais und mindestens eines ersten Datensignals zwischen einer Steuervorrichtung und einer Ansteuervorrichtung und zur digitalen Übertragung mindestens eines Rückmeldesignals zusammen mit mindestens ei¬ nem zweiten Datensignal in der Gegenrichtung mit mindestens einer derartigen Anordnung.
Ein derartiges Verfahren kommt bei der Ansteuerung von Leistungshalbleitern, insbesondere in Stromrichtern, zum Einsatz. Mögliche Anwendungen sind: Elektrische Antriebe, Windkraft¬ systeme, Bahnsysteme und Energietechnik. Über die Schnitt- stelle zwischen Steuervorrichtung und Ansteuervorrichtung sollen zwei verschiedene Arten von Signalen übertragen werden :
- Zeitdeterministische Echtzeitsignale zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter und deren Rückmeldung, und
- Datensignale mit Zusatzinformationen, beispielsweise zur Parametrierung, Diagnose und Übermittlung von Messwerten.
Die zeitdeterministischen Echtzeitsignale dürfen in ihrer Form nicht verändert und nur um einen geringen, genau festge- legten Betrag, nämlich die Laufzeit der Übertragungsstrecke, zeitlich verzögert werden. Beide Informationen dürfen sich nicht gegenseitig beeinflus¬ sen. Wegen der hohen zeitlichen Anforderungen bei Schutzeingriffen der Steuervorrichtung oder bei Anwendungen mit hoher Schaltfrequenz der Leistungshalbleitervorrichtung kann und darf die Frequenz der Ansteuer- und Rückmeldesignale höher sein als die Datenübertragungsrate der Zusatzinformation.
Bisher wurden aufgrund der speziellen Signalanforderungen zwei unterschiedliche physikalische Übertragungskanäle einge- setzt. Ein physikalischer Übertragungskanal ist eine Verbin¬ dung mit der messtechnisch erfassbare Signale übertragen werden. In diesem Fall sind die beiden unterschiedlichen physikalischen Übertragungskanäle beispielsweise zwei verschiedene Kabel, welche sich nicht gegenseitig beeinflussen. Eine Ver- bindung über Lichtwellenleiter oder eine drahtlose Verbindung ist ebenfalls ein physikalischer Übertragungskanal. Da sich die Signale auf den beiden Kabeln nicht gegenseitig beein¬ flussen, findet die Übertragung über zwei unterschiedliche Übertragungskanäle statt.
Die oben beschriebene herkömmliche Lösung für die Übertragung ist mit zusätzlichem Aufwand für den Betrieb zweier unterschiedlicher Übertragungskanäle und Kosten für die Verlegung der physikalischen Verbindungen zwischen Steuervorrichtung und Ansteuervorrichtung verbunden. Die Übermittlung der An- steuersignale und Rückmeldesignale innerhalb eines Datenpro¬ tokolls bekannter Datenschnittstellen, wie beispielsweise Ethernet, Local Operating Network (LON) , Controller Area Network (CAN) , Universal Serial Bus (USB) , ist wegen der zeitde- terministischen EchtZeitanforderungen des Ansteuer- und Rückmeldesignals nicht möglich.
Aus EP 2 371 054 A2 ist ein Umrichter zur Speisung eines Motors bekannt, wobei zwischen einem Steuerelektronikmodul und einem Kopplungsmodul eine erste Schnittstelle zur Signalüber¬ mittelung vorgesehen ist und zwischen einem Kopplungsmodul und einem Bremschoppermodul sowie zwischen einem Kopplungsmo- dul und jedem Phasenmodul jeweils eine zweite Schnittstelle zur Signalübertragung ausgeführt ist.
In DE 10 2011 014 753 AI wird ein Antriebssystem und Verfah- ren zum Betreiben eines Antriebssystems offenbart, das zumin¬ dest einen Elektromotor aufweist, welcher von einem Umrichter gespeist wird. Am Motor sind zumindest ein Sensor und ein Aktor angeordnet, wobei der Umrichter und der Motor über ein Hybridkabel verbunden sind. Das Hybridkabel weist Starkstrom- leitungen und Schwachstromleitungen auf, wobei als Schwachstromleitungen mindestens zwei Signalleitungen und zwei Versorgungsleitungen verwendet werden. Über die Signalleitungen sind die von den Sensoren erfassten Werte und, insbesondere zeitlich versetzt, die für den Aktor bestimmten Ansteuerdaten übertragbar.
In WO 2010/060585 A2 wird ein Umrichter zur Speisung eines Motors offenbart, welcher ein Steuerelektronikmodul zur Er¬ zeugung von Ansteuersignalen für ansteuerbare Halbleiter- Schalter, insbesondere Leistungshalbleiterschalter sowie mit jeweils einer Motorzuleitung verbundene Phasenmodule, umfas¬ send Halbleiterschalter und ein Bremschoppermodul mit an¬ steuerbarem Halbleiterschalter offenbart, wobei zwischen dem Steuerelektronikmodul und einem Kopplungsmodul eine erste Schnittstelle zur Signalübermittelung vorgesehen ist und zwischen dem Kopplungsmodul und dem Bremschoppermodul sowie zwi¬ schen dem Kopplungsmodul und jedem Phasenmodul jeweils eine zweite Schnittstelle zur Signalübertragung ausgeführt ist. In DE 10 2012 211 312 AI wird ein Verfahren zum gleichzeitigen Übertragen von mindestens zwei hochfrequenten Übertragungssignalen über eine gemeinsame Hochfrequenzleitung durch Bereitstellen von zumindest zwei Eingangssignalen an jeweiligen Eingangsanschlüssen für die Übertragung von hochfrequen- ten Signalen eines Magnetresonanztomographen offenbart, wobei die Eingangssignale Signale gleicher Trägerfrequenz sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Aufwand zum Betrieb der physikalischen Übertragungskanäle und die Kosten für die Verlegung der physikalischen Verbindung zwischen Steuervorrichtung und Ansteuervorrichtung minimiert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Übertragung des Ansteuersignais und des ersten Datensignals gleichzeitig und über einen gemeinsamen Übertragungskanal stattfindet, wo¬ bei das erste Datensignal mit dem Ansteuersignal über ein di¬ gitales Modulationsverfahren oder Codierungsverfahren kombiniert wird. Eine derartige Verknüpfung kann beispielweise durch einen
Mischvorgang durchgeführt werden. Die Information wird emp- fangsseitig durch einen Demodulator oder Decoder vollständig zurückgewonnen . Die Übertragung des Ansteuersignais und des ersten Datensig¬ nals erfolgt über einen gemeinsamen physikalischen Übertragungskanal. Dies kann beispielsweise ein Kabel aber auch ein Lichtwellenleiter sein. Da die zeitdeterministischen Echtzeitforderungen für das Ansteuersignal eingehalten werden müssen, muss die Übertragung gleichzeitig erfolgen. Diese Anforderung wird beispielsweise von einem konventionellen Zeit- multiplex-Verfahren nicht erfüllt, bei dem in unterschiedli¬ chen Zeitintervallen verschiedene Signale unabhängig voneinander übertragen werden.
Die Vorteile der Erfindung zeigen sich beispielsweise bei ei¬ ner Kabelverbindung darin, dass je ein Kabel bei der Übertragung des Ansteuersignais, welches beispielsweise ein Schalt¬ signal sein kann, zusammen mit dem ersten Datensignal, sowie bei der Übertragung des Rückmeldesignals zusammen mit dem zweiten Datensignal, wegfällt und sich der Aufwand zum Be¬ trieb der Schnittstellen entsprechend minimiert. Die Kosten für die Verlegung der Kabel zwischen Steuervorrichtung und Ansteuervorrichtung verringern sich ebenfalls. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Anzahl der mechanischen Fehlerquellen durch die Reduzierung der Anzahl benötigter Steckverbindungen gegenüber dem Stand der Technik verringert und ein Übersprechen zwischen Ansteuersignal und erstem Datensignal bzw. zwischen Rückmeide- und zweitem Datensignal prinzipbedingt entfällt.
Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Anord- nung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gelöst, wobei die Anordnung einen Sender, einen Übertragungskanal und einen Empfänger aufweist.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, da für die Übertragung der Zusatzinformation keine zusätzliche Schnittstelle benötigt wird und sich sowohl der Aufwand als auch die Kosten im Vergleich zu einer separaten physikalischen Schnittstelle deutlich reduzieren. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch System zur di¬ gitalen Übertragung mindestens eines Ansteuersignais und min¬ destens eines ersten Datensignals zwischen einer Steuervorrichtung und einer Ansteuervorrichtung und zur digitalen Übertragung mindestens eines Rückmeldesignals zusammen mit mindestens einem zweiten Datensignal in der Gegenrichtung mit mindestens einer derartigen Anordnung gelöst, wobei die Ansteuervorrichtung dafür vorgesehen ist, eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einem analogen Ansteuersignal (14) anzusteuern .
Auf vorteilhafte Weise liegen das Ansteuersignal und das ers¬ te Datensignal näherungsweise rechteckförmig vor. Das An¬ steuersignal und das erste Datensignal weisen bevorzugt zwei unterschiedliche Signalpegel auf, welche beispielsweise einem „Low" und einem „High"-Pegel beziehungsweise einem „on/off"- Pegel beziehungsweise einer logischen „0" und einer logischen „1" entsprechen. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine Kom¬ bination von beispielsweise dem Ansteuersignal mit dem ersten Datensignal einfach, leistungseffizient und kostengünstig zu realisieren ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich ein Rückmeldesignal zusammen mit einem zweiten Datensignal in der Gegenrichtung übertragen. Ein Rückmeldesignal kann beispielsweise von einem Überwachungssensor, welcher eine Leistungshalbleitervorrichtung überwacht, erzeugt werden. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass für die Übertra- gung der Zusatzinformation kein zusätzlicher physikalischer Übertragungskanal benötigt wird und sich sowohl der Aufwand als auch die Kosten im Vergleich zu einer separaten Übertragung des Rückmeldesignals und des zweiten Datensignals deut¬ lich reduzieren.
In besonders vorteilhafter Weise werden das Ansteuersignal mit einer höheren Datenrate als das erste Datensignal
und/oder das Rückmeldesignal mit einer höheren Datenrate als das zweite Datensignal übertragen. Hierbei ist die Codie- rungslänge bevorzugt kleiner als die Intervalllänge, wobei der Übertragungszeitraum mindestens zwei Intervalllängen um- fasst. Dies hat den Vorteil, dass die zeitdeterministischen Echtzeitforderungen für das Ansteuersignal und das Rückmelde¬ signal eingehalten werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Codierungslänge für das erste Datensignal verwendet, die kürzer als die Intervalllänge des Ansteuersignais ist und/oder eine Codie¬ rungslänge für das zweite Datensignal verwendet, die kürzer als die Intervalllänge des Rückmeldesignals ist. Hierbei be¬ schreibt die Codierungslänge die Länge eines Bits des ersten oder zweiten Datensignals.
Da die Änderung der Ansteuersignale und Rückmeldesignale nur zu diskreten Zeitpunkten erfolgen kann, entsteht eine konstante Intervalllänge für das Ansteuersignal und das Rückmel¬ designal, wobei innerhalb des Intervalls keine Änderungen er¬ folgen. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich das Ansteuer- signal und das Rückmeldesignal vollständig und unverfälscht rekonstruieren lassen.
Der Übertragungszeitraum besteht aus mindestens zwei Inter- valllängen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden das erste Datensignal mit einem Ansteuersignal und/oder das zweite Datensig¬ nal mit einem Rückmeldesignal unter Verwendung einer XOR-Ver- knüpfung oder eine XNOR-Verknüpfung kombiniert. Die Abkürzungen XOR und XNOR entstammen der Kombinatorik, wobei eine XOR- Verknüpfung eine Abkürzung für eine Exklusiv-Oder-Verknüpfung ist und eine XNOR-Verknüpfung eine Abkürzung für eine Exklu- siv-Nicht-Oder-Verknüpfung ist.
Bei einer XOR- beziehungsweise XNOR-Verknüpfung werden innerhalb der Codierungslänge ein Ansteuersignal mit einem ersten Datensignal und ein Rückmeldesignal mit einem zweiten Daten¬ signal durch eine XOR-Verknüpfung oder XNOR- Verknüpfung lo- gisch miteinander verknüpft. Dies hat den Vorteil, dass eine derartige logische Verknüpfung mit Hilfe eines entsprechenden Gatters einfach, leistungseffizient und kostengünstig zu rea¬ lisieren ist. In besonders vorteilhafter Weise wird das Datensignal mit
Hilfe einer Pulsphasencodierung und/oder Pulsweitencodierung insbesondere durch Invertierung codiert.
Bei einer Pulsphasencodierung oder Pulsphasenmodulation, kurz PPM, oder auch Pulspositionscodierung, wird innerhalb des
Übertragungszeitraums in Abhängigkeit vom Wert des ersten Da¬ tensignals beziehungsweise zweiten Datensignals die Codie¬ rungslänge an unterschiedlichen Codierungszeitpunkten eingefügt. Innerhalb der Codierungslänge werden das Ansteuersignal beziehungsweise das Rückmeldesignal invertiert.
Bei der Pulsweitencodierung oder Pulsweitenmodulation, welche auch Pulslängenmodulation oder Pulsbreitenmodulation genannt wird, wird innerhalb des Übertragungszeitraums in Abhängig¬ keit vom Wert des ersten Datensignals beziehungsweise zweiten Datensignals die Codierungslänge verändert. Innerhalb der Co¬ dierungslänge werden das Ansteuersignal beziehungsweise das Rückmeldesignal invertiert.
Beliebige Kombinationen der Codierungsvarianten sind möglich. Damit lassen sich mehrwertige erste bzw. zweite Datensignale und/oder mehrere erste bzw. zweite Datensignale codieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere erste Datensignale mit einem Ansteuersignal und/oder mehrere zweite Datensignale mit einem Rückmeldesignal kombiniert. Diese Da¬ tensignale können voneinander abhängig oder unabhängig sein. Abhängige Datensignale haben den Vorteil, dass eine mehrwer¬ tige Information übertragen werden kann. Unabhänginge Datensignale haben den Vorteil, dass Zusatzinformationen aus mehreren Datenquellen gleichzeitig übertragen werden können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird aus den Datensignalen mehrerer Übertragungszeiträume ein Datenprotokoll gebil¬ det. Ein Übertragungszeitraum ist die Verbindung mehrerer Intervalle für die Übertragung einer oder mehrerer digitaler Informationen. Die Verwendung eines Datenprotokolls erhöht die Zuverlässigkeit der Verbindung, da anhand des Protokolls feststellbar ist ob die gesamte Information angekommen ist und ob Fehler vorliegen.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Sender eine
Mischervorrichtung auf, welche zur Kombination des Ansteuersignais mit mindestens einem ersten Datensignal oder des Rückmeldesignals mit mindestens einem zweiten Datensignal vorgesehen ist. Dies ist besonders vorteilhaft weil diese Ar¬ chitektur einfach und günstig in Hardware zu implementieren ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Empfänger eine Vorrichtung, welche zur Erkennung eines Synch- ronisationszeitpunkts vorgesehen ist, mindestens eine Biter¬ kennungseinheit, welche zur Zurückgewinnung und Ausgabe des Datensignals vorgesehen ist, eine Ansteuererkennungseinheit , welche zur Zurückgewinnung und Ausgabe des Ansteuersignais oder des Rückmeldesignals vorgesehen ist und eine Phasenre- gelschleife, welche zur Bereitstellung eines Referenzzeit¬ punkts für die Ansteuererkennungseinheit und die Biterken¬ nungseinheit vorgesehen ist, auf. Diese Implementierung hat den Vorteil, dass der Empfänger sich nur mit Hilfe des co¬ dierten Signals auf den Sender synchronisieren kann und damit eine zusätzliche Synchronisationsleitung entfällt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und läutert. Es zeigen: eine schematische Darstellung eines Systems zur An¬ Steuerung einer Leistungshalbleitervorrichtung, eine schematische Darstellung eines Senders, eine schematische Darstellung eines Empfängers, ein Zeitablaufdiagramm für die Codierung eines uncodierten Ansteuersignais oder Rückmeldesignals mit je einem Datensignal mittels XOR-Verknüpfung, ein Zeitablaufdiagramm für die Codierung eines uncodierten Ansteuersignais oder Rückmeldesignals mit je einem Datensignal mittels Pulsphasencodierung, und
FIG 6 ein Zeitablaufdiagramm für die Codierung eines uncodierten Ansteuersignais oder Rückmeldesignals mit je einem Datensignal mittels Pulsweitencodierung.
FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 1 zur Ansteuerung einer Leistungshalbleitervorrichtung 13, welche eine Steuervorrichtung 9, eine Ansteuervorrichtung 12, eine Leistungshalbleitervorrichtung 13 sowie zwei Anordnungen 2 zur Codierung eines Ansteuersignais 3 oder eines Rückmelde¬ signals 6 mit je einem Datensignal 4, 5 aufweist. Jede Anord¬ nung besteht aus einem Sender 10 und einem Empfänger 11. Das Ansteuersignal 3 und das erste Datensignal 4 werden von der Steuervorrichtung 9 generiert und vom Sender 10 zu einem ersten codierten Signal 7 kombiniert. Aus diesem Signal 7 wird vom Empfänger 11 das Ansteuersignal 3 und das das erste Da¬ tensignal 4 rekonstruiert. Mit Hilfe der Ansteuervorrichtung 12 wird der Leistungshalbleitervorrichtung 13 das Ansteuersignal 14 zugeführt. Das Rückmeldesignal 6 der Ansteuervor¬ richtung 12 der Leistungshalbleitervorrichtung 13 wird zusammen mit einem zweiten Datensignal 5 von einem Sender 10 zu einem zweiten codierten Signal 8 kombiniert. Aus diesem Sig- nal 8 wird vom Empfänger 11 das Rückmeldesignal 6 und das zweite Datensignal 5 rekonstruiert und an die Steuervorrich¬ tung zur weiteren Verarbeitung zurückgeleitet.
Zur Modulation oder Mischung der Signale 3, 4, 5, 6 können in diesem Verfahren folgende Modulationsvarianten oder Codierungsvarianten herangezogen werden, vergleiche hierzu FIG 4 bis 6: Eine XOR- bzw. XNOR-Verknüpfung, eine Pulsphasencodie¬ rung und eine Pulsweitencodierung. Für alle drei Codierungsvarianten gilt:
- Die Codierungslänge 27, 27a, 27b ist kleiner als die Inter¬ valllänge 25.
- Der Übertragungszeitraum 26 besteht aus mindestens zwei Intervalllängen 25. Bei einer XOR- beziehungsweise XNOR-Verknüpfung werden innerhalb der Codierungslänge 27 ein Ansteuersignal 3 mit einem ersten Datensignal 4 und ein Rückmeldesignal 6 mit einem zweiten Datensignal 5 durch eine XOR-Verknüpfung oder XNOR- Verknüpfung logisch miteinander verknüpft.
Bei einer Pulsphasencodierung wird innerhalb des Übertra¬ gungszeitraums in Abhängigkeit vom Wert des ersten Datensig¬ nals 4 beziehungsweise zweiten Datensignals 5 die Codierungs- länge 27 an unterschiedlichen Codierungszeitpunkten 28a, 28b eingefügt. Innerhalb der Codierungslänge 27 werden das An¬ steuersignal 3 beziehungsweise das Rückmeldesignal 6 inver¬ tiert .
Bei einer Pulsweitencodierung wird innerhalb des Übertra¬ gungszeitraums in Abhängigkeit vom Wert des ersten Datensig¬ nals 4 beziehungsweise zweiten Datensignals 5 die Codierungs¬ länge 27a, 27b verändert. Innerhalb der Codierungslänge wer- den das Ansteuersignal 3 beziehungsweise das Rückmeldesignal 6 invertiert.
Beliebige Kombinationen der Codierungsvarianten sind möglich. Damit lassen sich mehrwertige erste bzw. zweite Datensignale und/oder mehrere erste bzw. zweite Datensignale codieren.
FIG 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Senders 10, welcher eine Mischervorrichtung 15 aufweist. Exemplarisch wird die Codierung des ersten codierten Signals 7 aus einem Ansteuersignal 3 und einem ersten Datensignal 4 dargestellt. Dabei werden ein Ansteuersignal 3 und ein erstes Datensignal 4 der Mischervorrichtung 15 zugeführt und zu einem ersten codierten Signal 7 kombiniert. Außerdem wird ein Referenztakt 16 zugeführt.
Die Generierung des zweiten codierten Signals 8 aus dem Rückmeldesignal 6 und dem zweiten Datensignal 5 erfolgt auf glei¬ che Weise. In FIG 3 ist eine schematische Darstellung eines Empfängers
11 abgebildet. Im Empfänger werden aus einem codierten Signal 7, 8 das Ansteuersignal 3 beziehungsweise das Rückmeldesignal 6 und ein Datensignal 4, 5 gewonnen. Hierzu wird das codierte Signal 7, 8 abgetastet und verarbeitet.
Der Empfänger setzt sich aus einer Vorrichtung zur Erkennung des Synchronisationszeitpunktes 17, einer Phasenregelschleife 20, einer Ansteuererkennungseinheit 18 und einer Biterken¬ nungseinheit 19 zusammen.
Exemplarisch wird die Rekonstruktion des Ansteuersignais 3 und des ersten Datensignals 4 aus dem ersten codierten Signal 7 dargestellt. Das erste codierte Signal 7 wird gleichzeitig der Vorrichtung zur Erkennung des Synchronisationszeitpunktes 17, der Ansteuererkennungseinheit 18 und der Biterkennungs¬ einheit 19 zugeführt. Von der Vorrichtung zur Erkennung des Synchronisationszeitpunktes 17 wird ein geeigneter Synchroni¬ sationszeitpunkt 30 detektiert, der eine Phasenregelschleife 20 speist. Das Ausgangssignal der Phasenregelschleife 20 lie¬ fert für die Ansteuererkennungseinheit 18 und die Biterken¬ nungseinheit 19 einen Referenzzeitpunkt 29. Exemplarisch wer- den durch die Ansteuererkennungseinheit 18 aus dem ersten co¬ dierten Signal 7 das Ansteuersignal 3 und aus der Biterken¬ nungseinheit 19 das erste Datensignal 4 zurückgewonnen.
Die Rekonstruktion des Rückmeldesignals 6 und des zweiten Da- tensignals 5 aus dem zweiten codierten Signal 8 erfolgt auf gleiche Weise.
In FIG 4 ist ein Zeitablaufdiagramm für die Codierung eines uncodierten Ansteuersignais oder Rückmeldesignals 22 mit je einem Datensignal mittels XOR-Verknüpfung dargestellt. Ent¬ lang der Zeitachse 21 verläuft das uncodierte Ansteuersignal oder Rückmeldesignal 22, welches in mehrere Intervalle 25 in¬ nerhalb eines Übertragungszeitraumes 26 aufgeteilt wird. Die Zusatzinformation wird für die Werte „0" oder „1" zu gleichen Zeitpunkten im Übertragungszeitraum durch XOR-Verknüpfung codiert. Alternativ kann die Codierung mit einer XNOR-Verknüp- fung erfolgen. Entsprechend der Wahrheitstabelle der XOR-Ver- knüpfung ändert sich der Signalverlauf bei Codierung mit „0" 23 zum Codierungszeitpunkt 28 nicht. Der Signalverlauf bei Codierung mit „1" 24 hingegen wird zum Codierungszeitpunkt 28 für eine konstante Codierungslänge 27 invertiert. FIG 5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm für die Codierung eines uncodierten Ansteuersignais oder Rückmeldesignals 22 mit je einem Datensignal mittels Pulsphasenmodulation oder auch Pulsphasencodierung genannt. Bei dieser Codierungsvariante wird der Codierungszeitpunkt 28 variiert während die Codie¬ rungslänge 27 konstant bleibt. Der Signalverlauf bei einer Codierung mit „0" 23 wird zum Codierungszeitpunkt für „0" 28b für eine Codierungslänge 27 invertiert, der Signalverlauf bei einer Codierung mit „1" 24 wird zum Codierungszeitpunkt für „1" 28a für dieselbe Codierungslänge 27 invertiert.
FIG 6 zeigt ein Zeitablaufdiagramm für die Codierung eines uncodierten Ansteuersignais oder Rückmeldesignals 22 mit je einem Datensignal mittels Pulsweitenmodulation oder auch Pulsweitencodierung genannt. Bei dieser Codierungsvariante wird der Signalverlauf zum Codierungszeitpunkt 28 in jedem Fall invertiert. Der Signalverlauf bei Codierung mit „0" 23 und der Signalverlauf bei Codierung mit „1" 24 unterscheiden sich in der Codierungslänge 27. Optional kann zusätzlich der Codierungszeitpunkt 28 variiert werden. Der Signalverlauf bei Codierung mit „0" 23 wird zum Codierungszeitpunkt für „0" 28b für die Codierungslänge für „0" 27b invertiert, der Signal¬ verlauf bei Codierung mit „1" 24 wird zum Codierungszeitpunkt für „1" 28a für die Codierungslänge für „1" 27a invertiert.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung eines Ansteuersignais 3 und eines ersten Daten¬ signals 4 zwischen einer Steuervorrichtung 9 und einer An- steuervorrichtung 12 einer Leistungshalbleitervorrichtung 13. Um den Aufwand zum Betrieb der physikalischen Übertragungska¬ näle und die Kosten für die Verlegung der physikalischen Verbindung zwischen Steuervorrichtung 9 und Ansteuervorrichtung 12 zu minimieren, wird vorgeschlagen, dass die Übertragung des Ansteuersignais 3 und des ersten Datensignals 4 gleich- zeitig und über einen gemeinsamen Übertragungskanal stattfindet, wobei das erste Datensignal 4 mit dem Ansteuersignal 3 über ein digitales Modulationsverfahren oder Codierungsverfahren kombiniert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Übertragung eines Ansteuersignais (3) und eines ersten Datensignals (4) zwischen einer Steuervorrich- tung (9) und einer Ansteuervorrichtung (12) für eine Leistungshalbleitervorrichtung (13),
wobei die Übertragung des Ansteuersignais (3) und des ersten Datensignals (4) von der Steuervorrichtung (9) zu der Ansteuervorrichtung (12) gleichzeitig und über einen gemeinsa- men Übertragungskanal stattfindet,
wobei das erste Datensignal (4) mit dem Ansteuersignal (3) über ein digitales Modulationsverfahren oder Codierungsverfahren kombiniert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das Ansteuersignal (3) und das erste Datensignal (4) näherungsweise rechteckförmig vorliegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei ein Rückmeldesignal (6) gemeinsam mit einem zweiten Da¬ tensignal (5) in der Gegenrichtung übertragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
wobei das Rückmeldesignal (6) und das zweiten Datensignal (5) näherungsweise rechteckförmig vorliegen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
wobei das zweite Datensignal (5) mit dem Rückmeldesignal (6) über ein digitales Modulationsverfahren oder Codierungsver- fahren kombiniert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
wobei das Ansteuersignal (3) mit einer höheren Datenrate als das erste Datensignal (4) und/oder das Rückmeldesignal (6) mit einer höheren Datenrate als das zweite Datensignal (5) übertragen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
wobei eine Codierungslänge (27) für das erste Datensignal (4) verwendet wird, die kürzer als die Intervalllänge (25) des Ansteuersignais (3) ist und/oder eine Codierungslänge (27) für das zweite Datensignal (5) verwendet wird, die kürzer als die Intervalllänge (25) des Rückmeldesignals (6) ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
wobei das erste Datensignal (4) mit einem Ansteuersignal (3) und/oder das zweite Datensignal (5) mit einem Rückmeldesignal (6) unter Verwendung einer XOR-Verknüpfung oder einer XNOR- Verknüpfung kombiniert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
wobei das Datensignal (4, 5) mit Hilfe einer Pulsphasencodie¬ rung und/oder Pulsweitencodierung insbesondere durch Invertierung, codiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
wobei mehrere erste Datensignale (4) mit einem Ansteuersignal (3) und/oder mehrere zweite Datensignale (5) mit einem Rück¬ meldesignal (6) kombiniert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
wobei mindestens ein mehrwertiges erstes Datensignal (4) mit mindestens einem Ansteuersignal (3) und/oder mindestens ein mehrwertiges zweites Datensignal (5) mit mindestens einem Rückmeldesignal (6) kombiniert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass digitale Informationen und/oder Datenprotokolle übertragen werden.
13. Anordnung (2) zur Durchführung eines Verfahrens nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei die Anordnung einen Sender (10), einen Übertragungska¬ nal und einen Empfänger (11) aufweist.
14. Anordnung (2) nach Anspruch 13,
wobei der Sender (10) eine Mischervorrichtung (15) aufweist, welche zur Kombination des Ansteuersignais (3) mit mindestens einem ersten Datensignal (4) oder des Rückmeldesignals (6) mit mindestens einem zweiten Datensignal (5) vorgesehen ist.
15. Anordnung (2) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Empfänger (11) folgendes aufweist:
- eine Vorrichtung zur Erkennung des Synchronisationszeit- punkts (17),
- mindesten eine Biterkennungseinheit (19), welche zur Zu- rückgewinnung und Ausgabe des Datensignals (4,5) vorgesehen ist,
- eine Ansteuererkennungseinheit (18), welche zur Zurückge- winnung und Ausgabe des Ansteuersignais (3) oder des Rück¬ meldesignals (6) vorgesehen ist, und
- eine Phasenregelschleife (20), welche zur Bereitstellung eines Referenzzeitpunkts (29) für die Biterkennungseinheit (19) und die Ansteuererkennungseinheit (18) vorgesehen ist.
16. System (1) zur digitalen Übertragung mindestens eines An- steuersignals (3) und mindestens eines ersten Datensignals (4) zwischen einer Steuervorrichtung (9) und einer Ansteuer- vorrichtung (12) und
zur digitalen Übertragung mindestens eines Rückmeldesignals (6) zusammen mit mindestens einem zweiten Datensignal (5) in der Gegenrichtung mit mindestens einer Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
wobei die Ansteuervorrichtung (12) dafür vorgesehen ist, eine Leistungshalbleitervorrichtung (13) mit einem analogen An- steuersignal (14) anzusteuern.
17. System (1) nach Anspruch 16,
wobei die Leistungshalbleitervorrichtung (13) mindestens ei- nen Stromrichter aufweist.
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